天文学海王星运动轨迹的计算

　　海王星是距离太阳远近顺序的第八颗行星，是通过它对天王星轨道的摄动作用而于1846年9月23日被勒维耶发现的，计算者为英国剑桥大学的大学生亚当斯,也是最早被计算下来的。　　在天王星被发现后，人们注意到它的轨道与根据牛顿理论所推知的并不一致。因此科学家们预测存在着另一颗遥远的行星从而影响了天王星的轨道。Galle和d'Arrest在1846 年9月23日首次观察到海王星，它出现的地点非常靠近于亚当斯和勒威耶根据所观察到的木星、土星和天王星的位置经过计算独立预测出的地点。 1781年，英国业余天文学家赫歇尔用自己研制的一台天文反射望远镜观察天空。他发现在双子星座附近有一颗黯淡的星。这是一颗新的行星，是太阳系的第7颗行星，取名天王星。
人们计算出了天王星的运动轨迹，利用计算结果来预测天王星的位置。但是，根据计算结果预测的位置与观察时它所在的位置总有相当大的差距。它仿佛不听话，自由主义思想很严重，有点“离经叛道”。
对于这种奇怪的现象，科学家们认为有两种可能：一种是牛顿的万有引力定律出了差错，因为它的轨道是用万有引力定律计算出来的；另一种可能是在天王星之外还有一颗没有发现的行星，它干扰了天王星的运行，使它越出轨道。
1841年，22岁的剑桥大学数学系学生亚当斯根据万有引力和天王星运动的轨迹，假想有一颗未知的行星在天空运行。经过一年的辛勤研究，他终于计算出这颗新行星的轨道和其他性质。1843年10月，他把这颗新行星的轨道寄给英国格林威治天文台台长。但是，这位天文台台长对亚当斯的信不予理会。他不相信这个年轻的大学生会发现一颗新的行星。
另一位法国青年天文学家勒维耶也在研究这个问题，他也推测是因为存在一颗未知行星的缘故。他计算出这颗行星的轨道、位置、大小，然后请德国天文学家 J·G·伽勒寻找这颗未知的行星。1846年9月23日，伽勒在勒维耶预言的指点下，只花了一个小时，就在爱离勒维耶预言的位置不到1度的地方，发现了一颗新的行星。这就是后来命名为海王星的天体。发现海王星的那一年，勒维耶35岁。
水星也是太阳系的一颗行星，它在近日点时也有类似的不遵循轨道运动的现象。1855年，勒维耶根据发现海王星的经验，预言在水星轨道内有一条行星带，它影响了水星的运动。这一次，勒维耶没有正确地结实水星的运行。后来，爱因斯坦发现了相对论。对水星的运行，他运用相对论作出了非常合理的解释。

一、理论预备
对天体运行进行有关的自然科学原理的研究，找到运行规律，以及确定天体之间的物理相互影响关系，以及探测天体的物理方法的研究、测量数据如何分析。具体涉及力学理论、万有引力理论、电磁理论、数学原理的应用公式等等。
二、硬件准备
根据理论设计建造观测仪器和建立数据处理机构。
三、观测
使用仪器观测天体，获取观测数据。
四、数据处理
分析观测数据，运用有关理论判断目标处于何种运行状态、和别的天体有何物理方面的相互影响关系，将判断和实际观测情况对比，有误就再观测检查数据获取手段是否正确、理论预备是否正确，直至根据观测数据运用有关理论推算建立的天体运行模型和观测实际完全一致，从而确定观测、理论、运行模型都正确，可以根据模型预测天体未来瞬间实际运行到何处。
五、当时观测能力不足遗漏的天体的发现
有关物理理论在观测和地面基础研究的实验中证明正确，而观测仪器的技术水平尚不足，实际获取的数据在假设精确无误的天体运行模型中套得不完美，预测的天体运行状态总和观测实际有可辨差异，先检验模型建立是否足够精确，检验通过后转向怀疑宇宙中还存在某些未被发现的天体（原先的模型在观测数据基础上建立，只把已经观测到的天体们考虑进去），修改模型，假设讨论的宇宙空间除了已经观测到的天体们之外还有实际参与相互影响的未知天体，共同构成一个力学上封闭的天文系统（一般框定宇宙的一个局部，对于太阳系，还要先根据理论和数据剔除相对的外界物理影响）外界影响归零，再将内部已观测天体们对相互的影响也剔除，看看剩余的模型不可解释的影响（在已观测天体行为中表现，比如只发现七大或者八大行星时，任何已知行星受任何已知太阳系成员天体的物理影响，都迭加到它身上，根据模型推算它的运动状态，得出期望值，和观测值比对，求出差异，这个差异就不能由已知太阳系其他成员天体的影响所造成，即超出模型解释范围的“异常”部分）。
根据理论假设这个异常由天体系统空间中还存在的一个未知天体的物理影响所引起，建立一个包含有未知天体的新模型，采用天文数学方法计算推断出它在何处有何物理性质、处于何种运动状态，使拟合结果把上述异常也框到天体系统模型中得以解释。
然后参考观测数据，用新模型预测已知天体未来某时刻运行状态，以及预测上述怀疑存在的未知天体应该和已知天体恰好有何种空间几何关系，并预测采用什么观测硬件达到多少空间时间分辨能力才能够在那个未来时刻观测到它。
随后制造仪器（有时是已经能够观测却因数据处理粗糙或者建立模型不精确而遗漏，以为不存在未知成员），在预计的时刻向预计方向观测，有关的数据进行处理，看看能否说明发现了过去遗漏的系统内成员天体，以及如果发现存在，则这个天体的物理作用是否吻合上述异常的来源，如果答案是肯定，就确认发现新的成员天体，建立包含它的系统模型；如果答案是否定，就再修改模型，设想异常由处于另外某种物理状态的一个或者几个或者多少多少个未知成员天体的综合影响所引起，并根据新设想预测未来某时刻应该在何处以何种观测手段观测到处于何种运行状态的新天体而且属于讨论的天体系统成员。
总之，方法是根据理论和观测数据建立一个模型，先假设已经发现系统中所以的成员了，再严格按此模型计算预测未来某时刻所有已知成员的运行状态，再进行观测检查是否存在预测上的误差、误差数值是多少，然后假设若干未知天体也在系统中参与共同影响，根据假设建立模型进行预测并观测寻找，发现一个就删除一个的影响，直到最后在观测数据基础上建立的模型能够完美解释已知成员任意精确程度的运行状态，而且能够完美预测未来任意时刻任意成员的任意精确程度运行状态，再也没有预测和观测事实上的非零误差，真正包含所有成员的天体系统模型就成功建立了。

是根据行星间的摄动现象推算的，天王星在轨道上超越海王星前，它的轨道速度因为海王星的重力场而加速，超越后，就会有所减速。

用万有引力定律，因为别的行星离的很远所以可不记，但将以知的对天王星轨道有影响的星球算进发现与实际有偏差，进而猜想附近有性星影响，进而算出其轨道，在数学家帮助下天文学家找到了海王星

具体算法不知道，按故事讲是这样，人类观测到天王星之后根据天王星的体积速度之类的计算它围绕太阳的轨道，但是实际观测总是与计算不符，后来就推测是在外围还有一颗大质量的行星存在，是由于这颗行星的引力导致的这种误差，后来经过计算，果然在推测的位置观测到了海王星。